Принято считать, что если: – kk низкой добротности,

– КК средней добротности,

– КК высокой добротности.

Практически реализовать LC контур с добротностью свыше 400 трудно из-за низкой добротности катушек индуктивности (именно они и определяют качество контура).

2. Возможные режимы установившихся гармонических колебаний в параллельном колебательном контуре

Параллельным колебательным контуром называют цепь, составленную из элементов индуктивности, емкости и сопротивления, соединенных параллельно. Схема контура показана на рисунке 4.

Найдем комплексную проводимость контура:

,

где: – активная составляющая проводимости,

– реактивная составляющая проводимости.

Из формулы следует, что в зависимости от соотношения и в параллельном контуре возможны 3 режима:

1) , т.е. и .

Построим для этого случая векторную диаграмму, положив начальную фазу напряжения на контуре, равной 0 (рис. 5)

Рис. 5

Как видно из векторной диаграммы, ток в контуре опережает напряжение на некоторый угол , что является признаком емкостного режима.

3. Резонанс токов

1) Резонансная частота

Выше показано, что резонанс токов наступает на частоте, при которой:

откуда .

Т.е. резонансная частота равна частоте собственных колебаний контура. Изменение достигается изменением L или C (чаще).

2) Волновое сопротивление контура

На резонансной частоте, откуда (Ом), т.е. волновое сопротивление контура равно сопротивлению одного из реактивных элементов.

Обычно волновое сопротивление ПК, используемых в электрических цепях, имеет порядок несколько сотен Ом (100500).

3) Добротность контура

По определению , где, следовательно .

Т.к. на резонансной частоте численные значения проводимостей и одинаковые, то добротность можно вычислить по следующей формуле:

, т.о. .

4) Резонансное сопротивление контура, токи в ветвях при резонансе

т.к. при резонансе , то и , т.е. сопротивление контура при резонансе чисто активно и наибольшее по величине.

Действительно, полное сопротивление контура равно:

при , и .

Определим соотношение между током источника и током через реактивный элемент:

, т.е. .

Аналогично можно показать, что .

При резонансе токи в ветвях параллельного КК максимальны и в Q раз больше тока источника. Этим и объясняется название режима – резонанс токов.

При резонансной частоте задающий ток источника замыкается через элемент проводимости контура. Токи же в реактивных элементах контура взаимно компенсируют друг друга относительно внешней цепи контура, или, аналогично, что при резонансной частоте круговой ток замыкается через реактивные элементы контура. При этом , а наибольшее по величине. При резонансе напряжение на контуре максимально (). Именно по этому признаку параллельный КК настраивается на резонансную частоту.

Спектр АМ колебания

Перспективы развития цифровых радиорелейных линий связи

       Цифровые магистрали, на основе которых строятся современные сети передачи данных, должны соответствовать стандарту SDH (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная дискретная иерархия), определяющему основные характеристики линий для цифровой сети передачи данных. Такие линии обеспечивают передачу любых видов данных: текста, звука, речи, изображений и видеофильмов с помощью дискретных электрических сигналов.

       Диапазон применения современных цифровых радиолиний достаточно широк, это объясняется тем, что они позволяют:

• оперативно наращивать возможности системы связи путем установки оборудования РРС в помещениях узлов связи, используя антенно-мачтовые устройства и другие сооружения, что уменьшает капитальные затраты на создание радиорелейных линий связи;

• организовать многоканальную связь в регионах со слабо развитой (или с отсутствующей) инфраструктурой связи, а также на участках местности со сложным рельефом;

• развертывать разветвленные цифровые сети в регионах, больших городах и индустриальных зонах, где прокладка новых кабелей слишком дорога или невозможна; • восстанавливать связь в районах стихийных бедствий или при спасательных операциях и др.

      Сеть РРС может строиться как однопролетная линия, многопролетная линия и радиорелейная сеть.

      Однопролетная РРЛ состоит из двух территориально разнесенных РРС. Такие радиолинии могут создаваться для соединения базовых центров сотовой связи, АТС и других аналогичных объектов. Примерами такой структуры могут служить радиолинии, разработанные фирмой Nera (Норвегия). Радиолиния с пропускной способностью 140 Мбит/с для российского телевидения соединила телецентр на Ямском поле с земной станцией спутниковой связи в Клину, обеспечив одновременную передачу 17 телевизионных каналов. РРЛ с пропускной способностью 155 Мбит/с и емкостью 1920 цифровых каналов РФ связала Центробанк с его подразделением, удаленным на 140 км.

      Примером радиорелейной сети может служить созданная в Киргизской Республике в качестве первичной сети цифровая радиорелейная магистраль из 16 РРС, замкнутых в кольцо, от узловых станций которой отведены три радиолинии с семью другими РТС. Горный рельеф позволил увеличить некоторые пролеты между РРС до 165 км. Сеть охватывает все регионы республики и имеет выходы на наземную станцию спутниковой связи COMSTAT (США) с антенной, направленной на искусственный спутник Intelsat 630, что обеспечивает прямой выход сети связи республики на национальные сети связи и телекоммуникаций многих стран Азии и Европы.  Широкое применение получили малогабаритные, быстро разворачиваемые РРС диапазонов 18, 23 и 36 ГГц, которые способны передавать на расстояние до    25 км как аналоговую (телевизионную), так и цифровую информацию (со скоростью до 34 Мбит/с). Типичное применение цифровых РРС данных диапазонов – организация сетей местной связи, сетей сотовой и транкинговой связи. В последнем случае, как правило, применяются однопролетные РРЛ «базовая станция» – «базовая станция» и «базовая станция» – «коммуникационная станция».

      РРС могут быть использованы также вместо широкополосных оптоволоконных линий, создаваемых в городских условиях для связи между узловыми АТС и другими объектами связи. Такие РРС могут быть встроены в телекоммуникационные сети, отвечающие стандартам SDH/SONET.  Основными направлениями применения радиолиний в этом случае могут быть: • магистраль РРЛ вписывается в городские сети SDH/SONET и служит для замыкания колец, для соединения между кольцами и для подключения удаленных узлов доступа. Линия может использоваться как альтернатива оптоволокну;  • организация доступа к сети АТМ. РРЛ соединяется с оконечным сетевым устройством АТМ и сетевым концентратором доступа АТМ;  • сопряжение между собой сетей АТМ, FAST ETHERNET и других.         С 1993–1994 гг. отечественная промышленность начала выпускать РРС серии «Радан-МС», «Радан-МГ», семейство станций «Эриком», «Пихта-2», «Радиус-15», «Комплекс-15» и ряд других. В тот период эти РРС по техническому уровню и надежности не могли сравниться с зарубежными аналогами. В дальнейшем положение изменилось, и были разработаны РТС нового поколения – серия станций «Просвет», станции «Радиус-ДС», «Радиус-15М», «Звезда-11», «Радиус-18» и ряд других, которые сравнимы с зарубежными аналогами [30].

      Таким образом, учитывая, что инфраструктура мировой и национальных сетей цифровой связи, развивается как интегрированная первичная транспортная сеть, обеспечивающая передачу любого вида информации, базируется на комплексном использовании проводной, радио, радиорелейной, тропосферной и спутниковой (космической) связи. Радиорелейная связь занимает в этой структуре свое достойное место.

      Вопрос о применении того или иного вида связи или их комбинации в сетевой инфраструктуре диктуется конкретными географическими условиями, а также экономическими, социальными и политическими факторами, нуждами обороны и безопасности страны. Технические средства связи и методы их применения должны быть увязаны в единую систему. Этим обусловливается возрастающее внимание к решению вопросов связи и необходимость дальнейшего развития технических средств и методов эффективного применения всех видов связи, в том числе и радиорелейной.

Волоконно-оптические системы передачи и перспективы их развития

Волоконно-оптическими (ВОСП) называют системы передачи, использующие в качестве среды распространения сигнала оптическое волокно.

Первоначально развитие ВОСП шло в направлении создания оптоэлектронных элементов (источников и приемников оптического излучения) и оборудования данными элементами каналообразующего оборудования ЦСП ПЦИ. Развитие ЦСП и оптоэлектроники для применения в ЦСП шло, фактически, независимо. В качестве примера систем, построенных по такому принципу, можно привести ВОСП отечественного производства "Соната-2", "Сопка-2" и ИКМ-120-4/5 со скоростью передачи 8 Мбит/с; "Сопка-3", ИКМ-480-5 со скоростью передачи 34 Мбит/с; "Сопка-4М", "Сопка-5" со скоростью передачи 140 Мбит/с. Основным преимуществом ВОСП (наряду с указанными в подразделе 5.3) по сравнению с ЦСП, работающими по металлическому кабелю, явилось значительное увеличение длины участка регенерации (до нескольких десятков км).

Применение аналоговых систем передачи с ЧРК в ВОСП не нашло практического применения по следующей причине. Обеспечение требуемой помехозащищенности, особенно по допустимым нелинейным переходным помехам, достигалось бы при длинах усилительных участков (3..6 км), соизмеримых с длиной усилительного участка аналоговых систем передачи, предназначенных для работы по металлическим кабелям.

Появление синхронной цифровой иерархии (см. подраздел 6.3.4), специально разработанной с целью применения преимуществ ОВ, вывело развитие ВОСП на новый уровень.

Тем не менее развитие технологии ВОСП продолжается. Рассмотрим основные направления этого развития.

Идет совершенствование оптоэлектронных элементов и приемопередающего оборудования. За счет использования чувствительных фотоприемников и когерентных методов приема достигнута длина регенерационного участка более 400 км при использовании стандартного одномодового ОВ с коэффициентом затухания 0.22 дБ/км.

Спектральное уплотнение. Подавляющее большинство ВОСП использует одно ОВ для передачи излучения одной рабочей длины волны. Существенного увеличения суммарной емкости системы можно достичь передачей в одном волокне излучения нескольких рабочих длин волн.

Данная технология называется спектральным уплотнением, и, фактически, представляет собой реализацию на новом технологическом уровне принципа ЧРК. Основной сложностью в реализации спектрального уплотнения является создание оптического разветвителя на несколько входов/выходов с малыми потерями (затуханиями) при вводе/выводе оптического излучения. Широкое применение технологии спектрального уплотнения в настоящее время ограничено в виду относительно малой стоимости отдельного ОВ в оптическом кабеле и пока еще относительно малой потребности в очень высоких (сотни и тысячи Гбит/с) скоростях передачи.

В качестве примера реализации можно привести систему OLC фирмы Lucent: в третьем окне прозрачности 1,55 мкм (см. Рис. 5.10) передаются излучения восьми рабочих длин волн. Каждая оптическая несущая несет цифровой сигнал со скоростью 2,5 Гбит/с (сигнал STM-16) и в результате скорость цифрового потока в одном волокне составляет более 20 Гбит/с. Японскими специалистами предложена система, работающая в том же окне прозрачности, но имеющая 132 оптических несущих, каждая из которых несет цифровой сигнал со скоростью 20 Гбит/с (сигнал STM-64). Скорость цифрового потока в одном волокне составляет более 2640 Гбит/с.

Существенное увеличение дальности связи (длины участков регенерации) при использовании ВОЛС достигается применением волоконных усилителей. Для реализации волоконных усилителей используются различные физические принципы. Широко распространены волоконные усилители, выполняемые на основе легированного эрбием ОВ. Данные усилители используют свойства редкоземельного элемента эрбия усиливать оптический сигнал. При введении излучения с длиной волны 980 нм в легированный эрбием отрезок волокна фотоны меняют состояние и генерируется излучение с длиной волны 1,55 мкм. Это излучение взаимодействует с рабочим излучением на той же длине волны, усиливая его. Высокомощный лазер с длиной волны 980 нм называется лазером накачки. Ввод излучения от лазера накачки в легированный эрбием отрезок волокна осуществляется с помощью специальных оптических разветвителей.

Подобные усилители могут использоваться в ВОСП со спектральным уплотнением. Одновременно усиливаются все спектральные компоненты, в отличие от традиционных систем, в которых каждый оптический сигнал обслуживается отдельным усилителем (регенератором).

Длина усилительного участка в подобных системах, например OLC фирмы Lucent, достигает 120 км. Допускается последовательное соединение трех усилительных участков до регенерации сигналов. Таким образом, длина участка регенерации может составлять 360 км.

Экзаменационный билет № 19